CN109943194B - 一种水性防腐底漆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于涂料领域，具体涉及一种水性防腐底漆及其制备方法，由以下重量份的各组分组成：水性环氧树脂80‑90份、改性纳米二氧化硅15‑25份、消泡剂1‑2份、流变助剂0.1‑0.5份、附着力促进剂3‑8份、固化剂15‑25份、去离子水20‑30份。本发明以改性纳米二氧化硅作为填料，不仅有助于改善所制备底漆的防沉降、防流挂等性能，二氧化硅纳米粒子还可以形成一层致密膜层，阻止氧气、水、油、蒸汽、有机物等腐蚀介质渗入，实现防腐目的；用本发明所制备的改性剂对纳米二氧化硅进行改性，不仅可以使纳米二氧化硅表面连接上较大的基团，增加纳米粒子之间的距离，而且改性剂上的氨基还有利于纳米粒子较好地分散在极性的水中，进一步提高分散性和稳定性，使之形成更加致密的膜层。
Description
技术领域
本发明属于涂料领域，具体涉及一种水性防腐底漆及其制备方法。
背景技术
全世界每年都要承受因金属腐蚀而带来的巨额经济损失，特别是在高温、高湿、高腐蚀环境下，金属腐蚀极大地阻碍了经济的发展和技术的进步。在金属表面应用防腐涂料，通过防腐涂料将腐蚀介质隔绝在外，避免其与金属基体接触，是一种有效的金属防腐形式，其作为金属腐蚀防护的主要手段，已经被广泛应用于海洋工程、能源工业、市政建设等国民经济的各大领域。
在政策引导与技术革新双重推动下，根据环保要求和市场需求，涂料逐渐从溶剂型向水性涂料发展，目前的水性防腐涂料通常以锌粉为防腐颜料，通过涂层屏蔽即阴极保护作用达到防护效果。但在涂料的长期使用过程中，小分子物质，尤其是无机物非常容易从涂料体系中分离出来，不仅无法再提供保护作用，还会导致涂层出现缺陷，进而导致各项性能下降。
发明内容
为了解决上述问题，本发明公开了一种水性防腐底漆及其制备方法，通过添加改性纳米二氧化硅形成一层致密的膜层，有利于阻止氧气、水、油、蒸汽、有机物等腐蚀介质渗入，并通过引入β二酮锌配合物起到电化学保护作用，实现防腐目的。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种水性防腐底漆，由以下重量份的各组分组成：水性环氧树脂80-90份、改性纳米二氧化硅15-25份、消泡剂1-2份、流变助剂0.1-0.5份、附着力促进剂3-8份、固化剂15-25份、去离子水20-30份。
作为优选，上述改性纳米二氧化硅所用的改性剂结构式为：
所述改性剂的制备方法为：
(1)将2-乙酰基-4-戊烯酰胺与三甲氧基硅烷加入反应釜中(2-乙酰基-4-戊烯酰胺与三甲氧基硅烷摩尔比为1:1)，再加入0.2wt％的Pt催化剂，90℃下搅拌反应8-10h，压滤去除催化剂，得到偶联剂；
(2)加热搅拌下，将步骤(1)制备的偶联剂、邻二氮菲和氢氧化钠溶于无水乙醇中(其中，偶联剂与林二氮菲的摩尔比为1：1，偶联剂与氢氧化钠的摩尔比为1：2)，升温至60℃，缓慢滴入锌盐的乙醇溶液，温度继续保持在60℃反应6-8h，调节pH至中性，过滤出固体产物，依次用无水乙醇和氯仿洗涤干净，真空干燥得到所述改性剂，反应方程式如下：
其中，锌盐可以是硝酸锌、氯化锌等。
作为优选，上述改性纳米二氧化硅的制备方法为：将改性剂溶于DMF水溶液，加入纳米二氧化硅，搅拌分散0.5-1h，过滤、洗涤、干燥即可。
优选的，DMF水溶液中DMF与水的体积比为6-8：1。
作为优选，上述消泡剂为BYK-012、BYK-018、BYK-022中的一种或几种。
作为优选，上述流变助剂为BYK-410、BYK-411、BYK-420中的一种或几种。
作为优选，上述附着力促进剂为BYK-4510、BYK-4511中的一种或两种。
作为优选，上述固化剂为乙二胺、二亚乙基三胺、二乙氨基丙胺中的一种或几种。
一种水性防腐底漆的制备方法，包括如下步骤：
(1)按比例称取各组分，将改性纳米二氧化硅和消泡剂加入到一半的去离子水中搅拌均匀，研磨至细度小于30μm；
(2)加入水性环氧树脂、流变助剂、附着力促进剂、固化剂和剩余去离子水，搅拌均匀，调节pH至8-9，过滤即可。
本发明具有如下的有益效果：(1)本发明以改性纳米二氧化硅作为填料，不仅有助于改善所制备底漆的防沉降、防流挂等性能，同时，二氧化硅纳米粒子还可以形成一层致密的膜层，有利于阻止氧气、水、油、蒸汽、有机物等腐蚀介质渗入，实现防腐目的；
(2)用本发明所制备的改性剂对纳米二氧化硅进行改性，不仅可以使纳米二氧化硅表面连接上较大的基团，增加纳米粒子之间的距离，而且改性剂上的氨基还有利于纳米粒子较好地分散在极性的水中，进一步提高分散性和稳定性，使之形成更加致密的膜层；
(3)本发明在改性剂上引入β二酮锌配合物，从而在改性纳米二氧化硅的同时向涂料中引入锌，进而通过电化学防腐大大提高底漆的防腐性能，而且本发明的β二酮锌配合物与现有技术中所使用的锌粉、锌氧化物或小分子锌配合物相比，与底漆体系的相容性好，不易迁移或从体系中析出，而且在体系固化过程中，改性剂上的氨基还可以和环氧基发生反应，形成稳定的化学键，使得β二酮锌配合物稳定地存在于体系中，提供长久的保护，大大提高底漆的长久防腐性能。
具体实施方式
现在结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
水性防腐底漆由以下重量份的各组分组成：水性环氧树脂85份、改性纳米二氧化硅20份、BYK-012 1.5份、BYK-420 0.3份、BYK-4510 5份、乙二胺20份、去离子水25份。
改性纳米二氧化硅的制备方法为：将改性剂溶于DMF水溶液，加入纳米二氧化硅，搅拌分散0.5h，过滤、洗涤、干燥即可。其中，DMF水溶液中DMF与水的体积比为7：1。
水性防腐底漆的制备方法，包括如下步骤：
(1)按比例称取各组分，将改性纳米二氧化硅和消泡剂加入到一半的去离子水中搅拌均匀，研磨至细度小于30μm；
(2)加入水性环氧树脂、流变助剂、附着力促进剂、固化剂和剩余去离子水，搅拌均匀，调节pH至8，过滤即可。
实施例2
水性防腐底漆由以下重量份的各组分组成：水性环氧树脂80份、改性纳米二氧化硅15份、BYK-018 1份、BYK-410 0.1份、BYK-4510 3份、二乙氨基丙胺15份、去离子水20份。
改性纳米二氧化硅的制备方法为：将改性剂溶于DMF水溶液，加入纳米二氧化硅，搅拌分散0.8h，过滤、洗涤、干燥即可。其中，DMF水溶液中DMF与水的体积比为6：1。
水性防腐底漆的制备方法，包括如下步骤：
(1)按比例称取各组分，将改性纳米二氧化硅和消泡剂加入到一半的去离子水中搅拌均匀，研磨至细度小于30μm；
(2)加入水性环氧树脂、流变助剂、附着力促进剂、固化剂和剩余去离子水，搅拌均匀，调节pH至9，过滤即可。
实施例3
水性防腐底漆由以下重量份的各组分组成：水性环氧树脂90份、改性纳米二氧化硅25份、BYK-022 2份、BYK-411 0.5份、BYK-4511 8份、二亚乙基三胺25份、去离子水30份。
改性纳米二氧化硅的制备方法为：将改性剂溶于DMF水溶液，加入纳米二氧化硅，搅拌分散1h，过滤、洗涤、干燥即可。其中，DMF水溶液中DMF与水的体积比为8：1。
水性防腐底漆的制备方法，包括如下步骤：
(1)按比例称取各组分，将改性纳米二氧化硅和消泡剂加入到一半的去离子水中搅拌均匀，研磨至细度小于30μm；
(2)加入水性环氧树脂、流变助剂、附着力促进剂、固化剂和剩余去离子水，搅拌均匀，调节pH至8.5，过滤即可。
对比例1
水性防腐底漆由以下重量份的各组分组成：水性环氧树脂85份、未改性纳米二氧化硅20份、BYK-012 1.5份、BYK-420 0.3份、BYK-4510 5份、乙二胺20份、去离子水25份。
改性纳米二氧化硅的制备方法为：将改性剂溶于DMF水溶液，加入纳米二氧化硅，搅拌分散0.5h，过滤、洗涤、干燥即可。其中，DMF水溶液中DMF与水的体积比为7：1。
水性防腐底漆的制备方法，包括如下步骤：
(1)按比例称取各组分，将改性纳米二氧化硅和消泡剂加入到一半的去离子水中搅拌均匀，研磨至细度小于30μm；
(2)加入水性环氧树脂、流变助剂、附着力促进剂、固化剂和剩余去离子水，搅拌均匀，调节pH至8，过滤即可。
对比例2
水性防腐底漆由以下重量份的各组分组成：水性环氧树脂85份、硅烷偶联剂KH550改性纳米二氧化硅20份、BYK-012 1.5份、BYK-420 0.3份、BYK-4510 5份、乙二胺20份、去离子水25份。
改性纳米二氧化硅的制备方法为：将改性剂溶于DMF水溶液，加入纳米二氧化硅，搅拌分散0.5h，过滤、洗涤、干燥即可。其中，DMF水溶液中DMF与水的体积比为7：1。
水性防腐底漆的制备方法，包括如下步骤：
(1)按比例称取各组分，将改性纳米二氧化硅和消泡剂加入到一半的去离子水中搅拌均匀，研磨至细度小于30μm；
(2)加入水性环氧树脂、流变助剂、附着力促进剂、固化剂和剩余去离子水，搅拌均匀，调节pH至8，过滤即可。
实施例1-3和对比例1-2所制备面漆的性能测试见表1。
表1
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (7)
1.一种水性防腐底漆，其特征在于：由以下重量份的各组分组成：水性环氧树脂80-90份、改性纳米二氧化硅15-25份、消泡剂1-2份、流变助剂0.1-0.5份、附着力促进剂3-8份、固化剂15-25份、去离子水20-30份；
所述改性纳米二氧化硅所用的改性剂结构式为：
2.如权利要求1所述的水性防腐底漆，其特征在于：所述改性纳米二氧化硅的制备方法为：将改性剂溶于DMF水溶液，加入纳米二氧化硅，搅拌分散0.5-1h，过滤、洗涤、干燥即可。
3.如权利要求1所述的水性防腐底漆，其特征在于：所述消泡剂为BYK-012、BYK-018、BYK-022中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的水性防腐底漆，其特征在于：所述流变助剂为BYK-410、BYK-411、BYK-420中的一种或几种。
5.如权利要求1所述的水性防腐底漆，其特征在于：所述附着力促进剂为BYK-4510、BYK-4511中的一种或两种。
6.如权利要求1所述的水性防腐底漆，其特征在于：所述固化剂为乙二胺、二亚乙基三胺、二乙氨基丙胺中的一种或几种。
7.一种如权利要求1-6任一项所述水性防腐底漆的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）按比例称取各组分，将改性纳米二氧化硅和消泡剂加入到一半的去离子水中搅拌均匀，研磨至细度小于30μm；
（2）加入水性环氧树脂、流变助剂、附着力促进剂、固化剂和剩余去离子水，搅拌均匀，调节pH至8-9，过滤即可。
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